La electrólisis del agua de mar es inmensamente prometedora como medio para descarbonizar el sector energético mundial.Sin embargo, desafíos como la corrosión del ánodo por iones cloruro, reacciones de oxidación de cloruro no deseadas y el alto costo de los catalizadores han obstaculizado la electrólisis directa del agua de mar.

Para abordar estos problemas, los materiales autoportantes de níquel-hierro (NiFe) han surgido como catalizadores bifuncionales atractivos tanto para la evolución de hidrógeno como de oxígeno debido a su alta actividad intrínseca y asequibilidad.Las estructuras de carbono a base de madera (WC) han llamado la atención como sustrato ideal para estos materiales activos debido a su naturaleza porosa jerárquica y excelente conductividad.

En un intento por mejorar la estabilidad de los electrodos basados ​​en NiFe en agua de marelectrólisis, el Prof. Hong Chen (Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur de China), el Prof. Bing-Jie Ni (Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia) y el Prof. Zongping Shao (Universidad de Curtin en Australia) idearon un nuevo enfoque.La investigación espublicadoen el diarioBoletín científico.

Mediante la introducción de tungsteno en los catalizadores activos basados ​​en NiFe, las propiedades anticorrosivas y la estabilidad de los ánodos mejoraron significativamente.El innovador electrodo de sulfuro de NiFe dopado con W (W-NiFeS/WC) soportado por WC se desarrolló para la electrólisis general eficiente del agua de mar mediante un método de preparación especializado que implica impregnación y sulfuración.

El equipo descubrió que el electrodo de W-NiFeS/WC presentaba una estructura porosa jerárquica tridimensional con microcanales orientados, nanopartículas de W-NiFeS densamente ancladas y alta porosidad, lo que reforzaba su conductividad eléctrica y su eficiencia.El rendimiento del electrodo se vio mejorado aún más por sus ricos centros activos redox, sus excelentes propiedades electrocatalíticas y su estabilidad en condiciones de agua de mar alcalina.

El electrodo innovador demostró una actividad y estabilidad superiores tanto en la reacción de evolución de oxígeno (OER) como en la reacción de evolución de hidrógeno (HER) en agua de mar alcalina, superando a los catalizadores tradicionales.

"La evolución de la estructura in situ de W-NiFeS/WC en REA genera especies de tungstato y sulfato anticorrosivos en la superficie de los oxihidróxidos activos de Ni/Fe. Además, el NiFeOOH decorado con W-NiFeS autoevolucionado puede catalizar HER de manera eficiente", diceZhijie Chen, el primer autor.Su bajo coste de fabricación y su alta eficacia lo convierten en una opción convincente para la electrólisis del agua de mar, contribuyendo significativamente al avance de la producción sostenible de combustible de hidrógeno.

Esta investigación no sólo subraya la importancia de la reconstrucción de estructuras para las reacciones de conversión de energía, sino que también muestra el potencial de las estructuras de carbono derivadas de residuos de madera en el diseño de dispositivos electroquímicos avanzados.Además, al reutilizar abundantes desechos de madera en catalizadores eficientes para la electrólisis del agua de mar, este trabajo incorpora un enfoque de economía circular, minimizando la generación de desechos y promoviendo la producción sostenible de hidrógeno verde a partir deagua de mar.Más información:Zhijie Chen et al, Superficie activa y anticorrosiva reconstruida sobre madera carbonizada jerárquicamente porosa para una electrólisis general eficiente del agua de mar,

Boletín científico(2024).DOI: 10.1016/j.scib.2024.05.044Citación: